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RICOMBINAZIONE ORIZZONTALE - Coggle Diagram
RICOMBINAZIONE ORIZZONTALE
È il trasferimento genico e lo scambio di materiale genetico
tra una cellula donatrice e una ricevente, anche di specie diverse.
Nei procarioti possono essere trasferiti parte del cromosoma
e/o plasmidi interi.
Il materiale trasferito può essere integrato nel genoma del ricevente oppure può essere degradato.
CONIUGAZIONE
La coniugazione è l'unione diretta di due cellule batteriche attraverso un pilum F o pilo sessuale.
Il materiale genetico può essere cromosomico o plasmidico.
Solo le cellule dotate del plasmide F, chiamate F+, possono condividere il proprio DNA.
Il plasmide F porta i geni per la sintesi del pilo, per il trasferimento genico e per la replicazione.
Le cellule riceventi F- si trasformano in cellule F+
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TRASDUZIONE
La trasduzione è il trasferimento di geni che avviene per mezzo
dei batteriofagi, che infettano le cellule batteriche e fungono da vettori.
La trasduzione permette il trasferimento di materiale genetico
tra due cellule batteriche attraverso virus batteriofagi.
Alla base della trasduzione c'è un errore nel meccanismo replicativo dei batteriofagi, che porta all'inglobamento nelle particelle virali di porzioni di genoma batterico.
Trasduzione generalizzata:
il fago trasferisce casualmente un frammento di DNA batterico.
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Trasduzione specializzata:
il fago trasferisce sempre specifici frammenti di DNA batterico, legati al sito in cui il fago si integra.
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TRASFORMAZIONE
La trasformazione batterica è l'acquisizione diretta da parte dei batteri di materiale genetico libero nel mezzo colturale o nell'ambiente.
Il DNA può essere cromosomiale, plasmidico oppure derivante dalla lisi cellulare.
Le cellule che ricevono il DNA devono essere in grado di acquisirlo dall'esterno e integrarlo al proprio materiale genetico.
(COMPETENZA)
E. coli NON è naturalmente competente.
L'esperimento di Griffith del 1928 utilizza Diplococcus pneumoniae capsulato, che provoca la polmonite.
Nonostante la riproduzione batterica avvenga per scissione binaria, compaiono periodicamente ceppi batterici geneticamente diversi dalle cellule originarie.
Le cause di questi eventi possono essere il verificarsi di mutazioni del DNA e lo scambio di materiale genico tra cellule diverse:
Lo scambio può coinvolgere il DNA cromosomiale di due cellule, il DNA plasmidico e quello cromosomiale oppure il DNA di un virus e quello batterico.
DNA plasmidico
Il DNA plasmidico può trasferirsi interamente insieme al DNA cromosomiale.
Virus
Il DNA di un virus può essere trasferito insieme al DNA batterico.
TRASDUZIONE
DNA cromosomiale
Il trasferimento può coinvolgere il DNA cromosomiale di due cellule
una donatrice e una ricevente che diventa ricombinante.
Una piccola porzione nucleotidica può essere integrata oppure degradata.
GENOMA PROCARIOTICO
I genomi procariotici sono più piccoli rispetto a quelli eucariotici.
Sono molto compatti e il DNA codificante è maggiore dell'85%.
Spesso contengono plasmidi.
I batteri non possiedono un nucleo delimitato
e le attività metaboliche avvengono nel citoplasma.
Il cromosoma batterico è aggregato in una massa detta NUCLEOIDE.
Cromosoma batterico
in genere i procarioti possiedono un cromosoma, che è una molecola circolare di DNA e proteine adesa in uno o più punti alla membrana.
I batteri hanno generalmente un cromosoma circolare.
La molecola può essere rilassata oppure superavvolta.
Il superavvolgimento è operato dalle topoisomerasi,
come la DNA girasi.
Il superavvolgimento può essere positivo o negativo, con quello negativo predominante in natura.
E. coli
Il genoma di E. coli contiene 4760 geni.
302 sono essenziali, 4455 non essenziali e 3 sconosciuti.
PLASMIDI:
Non tutta l'informazione genetica dei procarioti è contenuta nel cromosoma.
I plasmidi sono molecole circolari di DNA a doppia elica
separate dal cromosoma principale.
Ogni plasmide contiene in media 10-12 geni.
operoni metabolici specializzati, geni per la resistenza agli antibiotici e geni per la coniugazione.
I plasmidi sono elementi genetici extracromosomici.
Sono piccole molecole circolari o lineari di DNA in forma superavvolta e sono in grado di autoreplicarsi in sincrono con il cromosoma.
I plasmidi possono controllare l'inizio della loro replicazione
e la ripartizione tra le cellule figlie.
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I geni per la coniugazione sono presenti nei plasmidi F
e codificano per proteine che promuovono il trasferimento genico tra batteri.
I geni per la resistenza agli antibiotici sono presenti nei plasmidi R.